1、第1章第1页本门课程的性质本门课程的性质:1.重要的技术基础课，阐述有关自动控制技术的基础理重要的技术基础课，阐述有关自动控制技术的基础理论论经典控制论，研究经典控制论，研究“控制论控制论”在工程中的应用。在工程中的应用。基本内容基本内容控制论的基本理论、方法、特点、综合设控制论的基本理论、方法、特点、综合设计方法。计方法。研究对象研究对象自动控制系统，揭示自动控制系统中存在自动控制系统，揭示自动控制系统中存在的信息转换、传递和的信息转换、传递和反馈反馈。2.学习目的：学习目的：自动化发展的需要自动化发展的需要 与信息科学、系统科学关系紧密与信息科学、系统科学关系紧密 掌握控制系统分析与设计的
2、基本方法掌握控制系统分析与设计的基本方法参考书目参考书目:l Modern control engineering,4th,Katsuhiko Ogata,2002l Control Systems Engineering 6th,Norman S.Nise,2011l Modern Control Systems 12th,Richard C.Dorf,2011考查方式考查方式:l 平时作业、出勤、课堂表现平时作业、出勤、课堂表现30%；l 期末考试期末考试70%。第1章第5页第1章第7页自动控制：自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装
3、置（或称为控制装置或控制器），使机器、设备或生制装置（或称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称为被控对象）的某个工作状态或参数（称为产过程（统称为被控对象）的某个工作状态或参数（称为被控量）自动地按照预定的规律运行。被控量）自动地按照预定的规律运行。自动控制理论：自动控制理论：是研究有关自动控制共同规律的一门技术是研究有关自动控制共同规律的一门技术科学，是自动控制技术的基础理论，根据发展的不同阶段，科学，是自动控制技术的基础理论，根据发展的不同阶段，其内容可分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理其内容可分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。论。第1章第9页 控制系统的
4、类型很多，它们的结构类型控制系统的类型很多，它们的结构类型和所完成的任务也各不相同。控制系统中最和所完成的任务也各不相同。控制系统中最常见的两种控制方式是开环控制和闭环控制，常见的两种控制方式是开环控制和闭环控制，这两种控制的组合这两种控制的组合即为复合控制，相对即为复合控制，相对应的控制系统称为应的控制系统称为开环控制系统开环控制系统、闭环控制闭环控制系统系统和和复合控制系统复合控制系统。示例示例直流电动机转速开环控制系统直流电动机转速开环控制系统 给定电压给定电压ug经放大后得到电枢电压经放大后得到电枢电压ua，改变，改变ug可得不同可得不同的转速的转速n，该系统只有输入量，该系统只有输入
5、量ug对输出量对输出量n的单向控制作用。的单向控制作用。输出端和输入端之间不存在反馈回路。输出端和输入端之间不存在反馈回路。+_电电 压压放大器放大器功功 率率放大器放大器Mc负载负载n电 动电 动机机+_+_+电 位电 位器器()ctau1.2.1 开环控制系统开环控制系统 只有输入量的前向控制作用，输出量并不反馈回来只有输入量的前向控制作用，输出量并不反馈回来影响输入量的控制作用，因而，我们将它称为影响输入量的控制作用，因而，我们将它称为开环控制开环控制系统系统（Open-Loop Control System）。）。扰动扰动控制控制 信号信号 被控被控 制量制量 给定电压给定电压ug g
6、转速转速n被控对象被控对象控制装置控制装置Mc电压电压放大器放大器功率功率放大器放大器直流直流电动机电动机 开环系统的开环系统的优点优点结构简单，系统稳定性好结构简单，系统稳定性好，调试，调试方便，成本低。因此，在输入量和输出量之间的关系固定，方便，成本低。因此，在输入量和输出量之间的关系固定，且内部参数或外部负载等扰动因素不大，或这些扰动因素且内部参数或外部负载等扰动因素不大，或这些扰动因素可以预测并进行补偿的前提下，应尽量采用开环控制系统。可以预测并进行补偿的前提下，应尽量采用开环控制系统。开环控制的开环控制的缺点缺点当控制过程中受到来自系统外部当控制过程中受到来自系统外部的各种扰动因素，
7、如负载变化、电源电压波动等，以及来的各种扰动因素，如负载变化、电源电压波动等，以及来自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将会直接自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将会直接影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿，影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿，抗干扰性抗干扰性能差能差。因此，开环系统对元器件的精度要求较高。因此，开环系统对元器件的精度要求较高。1.2.2 闭环控制系统闭环控制系统电电 压压放大器放大器功功 率率放大器放大器Mc负载负载n电动机电动机+_+_+_uf电位器电位器测速发电机测速发电机+_auauue=ug-uf偏差偏差NoImage 直流电动机转速闭环控制系
8、统方块图直流电动机转速闭环控制系统方块图 设上述系统原已在某个给定电压设上述系统原已在某个给定电压ug相对于的转速相对于的转速n状状态下运行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）态下运行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）而引起转速下降时，系统就会自动地产生相应的调整过程。而引起转速下降时，系统就会自动地产生相应的调整过程。偏差始终存在偏差始终存在 正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。Mcnufue（ue=ug-uf ）uan nue输输入入量量Mc扰动扰动输输出出量量功功 率率放大器放大器直直 流流电动机电动机ugua测测 速速发
9、电机发电机uf电电 压压放大器放大器 闭环控制系统闭环控制系统（Close-Loop Control System）又又称称反馈控制系统反馈控制系统（Feedback Control System），是在是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）进行比较（相减），并利用比较后的进行比较（相减），并利用比较后的偏差偏差信号，以信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，动对输出量的影响，逐步
10、减小以至消除这一偏差逐步减小以至消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。从而实现要求的控制性能。闭环控制的闭环控制的优点优点抑制扰动能力强抑制扰动能力强，与开环，与开环控制相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动控制相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动态特性和控制精度。态特性和控制精度。闭环控制的闭环控制的缺点缺点引入反馈增加了系统的引入反馈增加了系统的复复杂性杂性，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能会产生会产生振荡振荡，甚至系统失稳而无法正常工作，这是，甚至系统失稳而无法正常工作，这是自动控制理论和系统设计必须解决的重要问题。自动控制理论和系统设
11、计必须解决的重要问题。自动控制理论主要研究闭环控制系统自动控制理论主要研究闭环控制系统 结论：结论：通过检测、比较得到偏差，由偏差产生控制通过检测、比较得到偏差，由偏差产生控制作用，由控制作用使偏差减少或消除的原理就是作用，由控制作用使偏差减少或消除的原理就是也称反馈控制原理。（负反馈）也称反馈控制原理。（负反馈）第1章第19页1.3.1 基本组成部分基本组成部分 输入量输入量串联串联校正元件校正元件放大放大元件元件执行执行元件元件被控被控对象对象扰动扰动并联并联校正元件校正元件反馈元件反馈元件输出量输出量比较比较元件元件e(t)偏差偏差信号信号主反馈信号主反馈信号b(t)测量反馈元件测量反馈
12、元件主反馈主反馈局部反馈局部反馈()r t()c t给定给定元件元件被控对象（或过程）被控对象（或过程）又称控制对象或受控对象，指又称控制对象或受控对象，指需要对它的某个特定的量进行控制的设备或过程。需要对它的某个特定的量进行控制的设备或过程。被控被控对象的输出变量是被控变量，常常记作输出信号或输出对象的输出变量是被控变量，常常记作输出信号或输出量。量。被控对象除了受到控制作用外，还受到外部扰动作被控对象除了受到控制作用外，还受到外部扰动作用。用。给定元件给定元件其作用是给出与期望的输出相对应的系统其作用是给出与期望的输出相对应的系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置。输入量，是一类产生系统
13、控制指令的装置。测量反馈元件测量反馈元件如传感器和测量仪表，感受或测量被如传感器和测量仪表，感受或测量被控变量的值并把它变换为与输入量同一物理量后，再反控变量的值并把它变换为与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。馈到输入端以作比较。比较元件比较元件比较输入信号与反馈信号，以产生反映两比较输入信号与反馈信号，以产生反映两者差值的偏差信号。者差值的偏差信号。放大元件放大元件将微弱的信号作线性放大。将微弱的信号作线性放大。校正元件校正元件也叫补偿元件，它是按某种函数规律变换也叫补偿元件，它是按某种函数规律变换控制信号，以利于改善系统的动态品质或静态性能。控制信号，以利于改善系统的动态品质或静
14、态性能。执行元件执行元件根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控制量按期望值变化。如电动机、气动控制阀以便使被控制量按期望值变化。如电动机、气动控制阀等。等。自动控制系统：自动控制系统：是由是由被控对象被控对象和和自动控制装置自动控制装置按一定方按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。输入信号：输入信号：系统的输入信号是指参考输入，又称给定量系统的输入信号是指参考输入，又称给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号。或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号。输出信号：输出信
15、号：系统的输出信号是指被控对象中要求按一定系统的输出信号是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保持规律变化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关系。一定的函数关系。1.3.2 自动控制系统中常用的名词术语自动控制系统中常用的名词术语反馈信号：反馈信号：由系统（或元件）输出端取出并反向送回系统由系统（或元件）输出端取出并反向送回系统（或元件）输入端的信号称为反馈信号。反馈分为主反馈（或元件）输入端的信号称为反馈信号。反馈分为主反馈和局部反馈。和局部反馈。偏差偏差信号：信号：它是指参考输入与主反馈信号之差。偏差信号它是指参考输入与主反馈信号之差。偏差信号
16、简称偏差。简称偏差。误差信号：误差信号：它是指系统输出量的期望值与实际值之差，简它是指系统输出量的期望值与实际值之差，简称误差。在单位反馈情况下，误差值也就是偏差值，二者称误差。在单位反馈情况下，误差值也就是偏差值，二者是相等的。是相等的。扰动信号：扰动信号：简称扰动或干扰，它与控制作用相反，是一种简称扰动或干扰，它与控制作用相反，是一种不希望的、影响系统输出的不利因素。扰动信号既可来自不希望的、影响系统输出的不利因素。扰动信号既可来自系统内部，又可来自系统外部，前者称为内部扰动，后者系统内部，又可来自系统外部，前者称为内部扰动，后者称为外部扰动。称为外部扰动。外部扰动是不希望的输入信号。外部
17、扰动是不希望的输入信号。第1章第25页1.恒值调节系统：恒值调节系统：该类系统的输入信号为一常数，扰动使被该类系统的输入信号为一常数，扰动使被控量偏离理想值而出现偏差，利用偏差该系统可使被控量回控量偏离理想值而出现偏差，利用偏差该系统可使被控量回复到理想值或接近理想值。上述的转速闭环控制系统、水位复到理想值或接近理想值。上述的转速闭环控制系统、水位控制系统均属于此类系统。控制系统均属于此类系统。2.程序控制系统：程序控制系统：输入信号为已知的时间函数，如机械加工输入信号为已知的时间函数，如机械加工中的数控机床工作台移动系统。中的数控机床工作台移动系统。3.随动系统：随动系统：这类系统的给定量是
18、时间的未知函数，系统能这类系统的给定量是时间的未知函数，系统能使被控量准确、快速地跟随给定量变化。随动系统又称使被控量准确、快速地跟随给定量变化。随动系统又称伺服伺服系统系统。火炮自动瞄准系统、船舶自动舵均属此类系统。火炮自动瞄准系统、船舶自动舵均属此类系统。1.线性系统：线性系统：该类系统的特点在于组成系统的各环节的输入该类系统的特点在于组成系统的各环节的输入输出特性都是线性的，系统的性能可用输出特性都是线性的，系统的性能可用线性微分方程线性微分方程（或差（或差分方程）来描述。分方程）来描述。（满足齐次性与叠加性）（满足齐次性与叠加性）2.非线性系统：非线性系统：该类系统的特点在于系统中含有
19、一个或多个该类系统的特点在于系统中含有一个或多个非线性元件。系统的性能需用非线性微分方程（或差分方程）非线性元件。系统的性能需用非线性微分方程（或差分方程）来描述。来描述。注意：注意：在实际中，绝大多数对象都具有非线性特性，而大在实际中，绝大多数对象都具有非线性特性，而大多数仪器仪表也是非线性的，所以很少有真正意义上线性系多数仪器仪表也是非线性的，所以很少有真正意义上线性系统，一般是采用线性化措施将非线性系统处理成线性系统，统，一般是采用线性化措施将非线性系统处理成线性系统，这样就可简化分析和运算。（本质非线性除外）这样就可简化分析和运算。（本质非线性除外）1.4.2 按描述系统的动态方程分按
20、描述系统的动态方程分1.定常系统：定常系统：特性不随时间变化的系统称定常系统，又特性不随时间变化的系统称定常系统，又称时不变系统。描述定常系统特性的微分方程或差分方称时不变系统。描述定常系统特性的微分方程或差分方程的系数不随时间变化。定常系统分为定常线性系统和程的系数不随时间变化。定常系统分为定常线性系统和定常非线性系统。定常非线性系统。2.时变系统：时变系统：特性随时间变化的系统称时变系统。对于特性随时间变化的系统称时变系统。对于时变系统，其输出响应的波形不仅与输入信号波形有关，时变系统，其输出响应的波形不仅与输入信号波形有关，而且还与参考输入加入的时刻有关，这一特点，增加了而且还与参考输入
21、加入的时刻有关，这一特点，增加了对时变系统分析和研究的复杂性。对时变系统分析和研究的复杂性。1.4.3 按系统参数是否随时间变化而分按系统参数是否随时间变化而分1.4.4 按信号的传递是否连续分按信号的传递是否连续分1.连续系统：连续系统：该类系统各环节间的信号均为时间该类系统各环节间的信号均为时间t的连续函数。的连续函数。2.离散系统：离散系统：该类系统在信号传递过程中有一处或多处的信该类系统在信号传递过程中有一处或多处的信号是脉冲序列或数字编码。数字控制系统、采样系统为离散号是脉冲序列或数字编码。数字控制系统、采样系统为离散系统。系统。离散离散信号信号离散离散信号信号计算机计算机被控被控对
22、象对象扰动扰动反馈元件反馈元件e(t)()r trA/DD/A放大放大元件元件执行执行元件元件第1章第30页 炉温控制系统的理想温度由电压炉温控制系统的理想温度由电压ur给出，热电偶检测箱温输出给出，热电偶检测箱温输出电压电压uf,，偏差电压偏差电压u=ur-uf，经电压和功率放大后控制电机的速，经电压和功率放大后控制电机的速度和转向，从而改变调压器滑动触头的位置，改变炉温控制系统度和转向，从而改变调压器滑动触头的位置，改变炉温控制系统的外施电压达到恒定炉温的目的。的外施电压达到恒定炉温的目的。1.5.1 炉温控制系统炉温控制系统gu 温度温度Tc下降，下降，Tc uf ue=ur-uf ua
23、 电机向增电机向增大调压器输出电压的方向加速旋转大调压器输出电压的方向加速旋转Tcuf，直到直到Tc=Tr，ue=0。原理：原理：即当恒温箱内温度偏高时，使调压器降压，反之升压，即当恒温箱内温度偏高时，使调压器降压，反之升压，直到温度达到给定值为止。此时偏差电压直到温度达到给定值为止。此时偏差电压ue=0=0，电机停转。，电机停转。炉温自动控制系统方框图炉温自动控制系统方框图放大器放大器电机减速器电机减速器调压器调压器电炉电炉热电偶热电偶+-ufueurTcua给定装置给定装置Tr扰动扰动1.5.2 导弹发射架方位控制系统导弹发射架方位控制系统 放大器放大器+_+_+_输入轴输入轴给定装置给定
24、装置反馈装置反馈装置手轮手轮发射架发射架输 出输 出轴轴0Erurueu0au0ue导弹发射架方位控制系统原理图导弹发射架方位控制系统原理图随随动动系系统统导弹发射架方位控制系统方块图导弹发射架方位控制系统方块图放大器放大器减速器减速器导导 弹弹发射架发射架ua直直 流流电动机电动机电位器电位器、0E0eugueu1.5.3 计算机控制系统计算机控制系统 轧钢机计算机控制系统方块图轧钢机计算机控制系统方块图NoImageffu K轧钢机计算机控制系统示意图轧钢机计算机控制系统示意图 n锅炉设备的压力和温度自动保持恒定锅炉设备的压力和温度自动保持恒定n数控机床按照预定的程序自动地切削工件数控机床
25、按照预定的程序自动地切削工件n导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标n无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行n人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收 自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，自动环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分。分。第1章第36页一、历史一、历史1.萌芽萌芽：18世纪第一次技
26、术革命（机械化）世纪第一次技术革命（机械化）时域分析时域分析俄国人波尔佐诺夫发明锅炉水位调节器俄国人波尔佐诺夫发明锅炉水位调节器英国人瓦特发明蒸汽机离心飞锤式调速器，萌生了自动控英国人瓦特发明蒸汽机离心飞锤式调速器，萌生了自动控制的基本原理制的基本原理1877年，劳斯，年，劳斯，1895年，赫维茨分别提出了系统稳定的年，赫维茨分别提出了系统稳定的代数判据（代数判据（19世纪末）世纪末）2.奠定基础奠定基础（20世纪）世纪）经典控制论经典控制论3040年代，奈奎斯特提出年代，奈奎斯特提出系统稳定性系统稳定性的频率判据的频率判据 奈氏图、奈氏判据，奈氏图、奈氏判据，从时域分析转到频域分析从时域分析
27、转到频域分析1940年，伯德在频率法中引入对数坐标系，年，伯德在频率法中引入对数坐标系，伯德图伯德图1942年，哈里斯引入年，哈里斯引入传递函数传递函数概念概念1948年，伊万恩提出年，伊万恩提出根轨迹根轨迹分析方法分析方法1949年，英国人维纳在火炮控制中发现了反馈的概念，出年，英国人维纳在火炮控制中发现了反馈的概念，出版了版了控制控制关于在动物和机器中控制和通讯的科学关于在动物和机器中控制和通讯的科学，奠，奠定了控制论的基础定了控制论的基础 50年代中期，添加了非线性系统理论和年代中期，添加了非线性系统理论和离散控制理论离散控制理论，形，形成了完整的理论体系。成了完整的理论体系。3.发展发
28、展 迅速渗透到许多学科，应用于火炮、导弹控制系统，迅速渗透到许多学科，应用于火炮、导弹控制系统，数控、电力、数控、电力、冶金，自动化技术冶金，自动化技术 钱学森，钱学森，1954年首创年首创“工程控制论工程控制论”，推广到其它领，推广到其它领域：域：生物控制论：生物控制论：生命系统生命系统 经济控制论：经济控制论：经济运行与发展问题经济运行与发展问题 社会控制论：社会控制论：社会管理与社会服务问题社会管理与社会服务问题 随着计算机技术的发展，控制论无论在内涵上，还是随着计算机技术的发展，控制论无论在内涵上，还是在深度上和广度上都发展变化着，对促进生产的发展和社在深度上和广度上都发展变化着，对促
29、进生产的发展和社会进步产生深远的影响。会进步产生深远的影响。二、分类二、分类1.经典控制理论经典控制理论 4050年代，高阶常微分方程年代，高阶常微分方程 以传递函数为基础，研究单输入、单输出系统的分析和设计，以传递函数为基础，研究单输入、单输出系统的分析和设计，针对线性定常系统，主要研究方法有时域分析法、根轨迹法和频针对线性定常系统，主要研究方法有时域分析法、根轨迹法和频率特性法。率特性法。2.现代控制理论现代控制理论 6070年代年代 以矩阵理论等近代数学方法作为工具，主要研究方法是状态以矩阵理论等近代数学方法作为工具，主要研究方法是状态空间法，把高阶常微分方程转化为一阶常微分方程组来描述
30、系统，空间法，把高阶常微分方程转化为一阶常微分方程组来描述系统，解决多输入多输出的问题，可处理多变量、非线性、时变系统。解决多输入多输出的问题，可处理多变量、非线性、时变系统。3.70年代至今年代至今 巨大发展巨大发展 最优控制、系统辨识、多变量控制、自适应控制、专家系统、最优控制、系统辨识、多变量控制、自适应控制、专家系统、人工智能、神经网络控制、模糊控制、大系统理论等等人工智能、神经网络控制、模糊控制、大系统理论等等。第1章第41页 要提高控制质量，就必须对自动控制系统的要提高控制质量，就必须对自动控制系统的性能提出一定的具体要求。尽管自动控制系统有性能提出一定的具体要求。尽管自动控制系统
31、有不同的类型，对每个系统都有不同的特殊要求。不同的类型，对每个系统都有不同的特殊要求。但总的说来，都是希望设计的控制过程尽量接近但总的说来，都是希望设计的控制过程尽量接近理想的控制过程。工程上常常从理想的控制过程。工程上常常从稳、准、快稳、准、快三个三个方面来评价自动控制系统的总体精度。方面来评价自动控制系统的总体精度。1.稳稳指控制系统的稳定性和平稳性指控制系统的稳定性和平稳性。w稳定性稳定性指系统重新恢复平衡状态的能力，它指系统重新恢复平衡状态的能力，它是自动控制系统正常工作的先决条件。一个稳定是自动控制系统正常工作的先决条件。一个稳定的控制系统，其被控量偏离期望值的初始偏差应的控制系统，
32、其被控量偏离期望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小至稳态值或趋于零。随时间的增长逐渐减小至稳态值或趋于零。w平稳性平稳性指过渡过程振荡的振幅与频率。即被指过渡过程振荡的振幅与频率。即被控量围绕给定值摆动的幅度和摆动的次数。好的控量围绕给定值摆动的幅度和摆动的次数。好的过渡过程摆动的幅度要小，摆动的次数要少。过渡过程摆动的幅度要小，摆动的次数要少。2.快速性快速性即过渡过程继续的时间长短。过渡即过渡过程继续的时间长短。过渡过程越短，说明系统快速性越好，过渡过程持续过程越短，说明系统快速性越好，过渡过程持续时间越长，说明系统响应迟钝，难以实现快速变时间越长，说明系统响应迟钝，难以实现快速变化的指令
33、信号。化的指令信号。3.准确性准确性是指系统在过渡过程结束后，是指系统在过渡过程结束后，偏差偏差的最终值的大小，称为稳态误差的最终值的大小，称为稳态误差，它是衡量系统，它是衡量系统稳态精度的重要指标。稳态误差越小，表示系统稳态精度的重要指标。稳态误差越小，表示系统的准确性越好，被控量（输出量）的期望值与实的准确性越好，被控量（输出量）的期望值与实际值之间的差值就越小。际值之间的差值就越小。由于被控对象的具体情况不同，各系统对稳、快、由于被控对象的具体情况不同，各系统对稳、快、准的要求各有侧重。而且对同一系统，稳、快、准的准的要求各有侧重。而且对同一系统，稳、快、准的要求常常是相互制约的。过分提
34、高过程的快速性，可要求常常是相互制约的。过分提高过程的快速性，可能会引起系统强烈的振荡，而过分追求稳定性，又可能会引起系统强烈的振荡，而过分追求稳定性，又可能使系统反应迟缓，最终导致准确性变坏。如何分析能使系统反应迟缓，最终导致准确性变坏。如何分析和解决这些矛盾，将是本学科研究的主要内容。和解决这些矛盾，将是本学科研究的主要内容。对于偏差始终存在的系统对于偏差始终存在的系统准确性：希望放大环节的放大系数大准确性：希望放大环节的放大系数大平稳性：希望放大环节的放大系数小平稳性：希望放大环节的放大系数小1、通过自动控制系统的实例了解自动控制的定义，并了解、通过自动控制系统的实例了解自动控制的定义，
35、并了解控制对象，系统输入量、被控量、控制装置以及控制系统等控制对象，系统输入量、被控量、控制装置以及控制系统等概念。概念。2 2、控制系统按是否存在反馈分为开环控制系统和闭环控制、控制系统按是否存在反馈分为开环控制系统和闭环控制系统。闭环控制系统即反馈控制系统，其主要特点是系统输系统。闭环控制系统即反馈控制系统，其主要特点是系统输出量经测量后返送到系统输入端构成闭环，出量经测量后返送到系统输入端构成闭环，并由偏差产生控并由偏差产生控制作用使被控量朝减少偏差，消除偏差制作用使被控量朝减少偏差，消除偏差的方向运动。因而有的方向运动。因而有较高的控制精度。较高的控制精度。3 3、根据控制系统的工作原
36、理及各元件信号的传送方向，可、根据控制系统的工作原理及各元件信号的传送方向，可画出控制系统的方块图。方块图是分析控制系统的基础。画出控制系统的方块图。方块图是分析控制系统的基础。本章小结本章小结4 4、自控系统有各种分类方法。若按系统给定输入、自控系统有各种分类方法。若按系统给定输入信号的时间特性进行分类，可分为恒值系统，随动信号的时间特性进行分类，可分为恒值系统，随动系统和程序控制系统。系统和程序控制系统。5 5、对自控系统的基本要求：系统必须是稳定的；、对自控系统的基本要求：系统必须是稳定的；系统的稳态控制精度要高，即稳态误差要小；系统系统的稳态控制精度要高，即稳态误差要小；系统的动态性能要好，即系统的单位接阶跃响应过程要的动态性能要好，即系统的单位接阶跃响应过程要平稳，响应过程要快。平稳，响应过程要快。
